DE1696443B1

DE1696443B1 - Verfahren zur Herstellung keramischer Dielektrika oder Ferrite

Info

Publication number: DE1696443B1
Application number: DE19631696443
Authority: DE
Inventors: Prokip Dipl-Ing Kaethe; Friedrich Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-07-31
Filing date: 1963-07-31
Publication date: 1970-01-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung keramischer Dielektrika oder Ferrite. Keramische Dielektrika, wie Bariumtitanat, werden für elektrische Geräte verwendet. Ferrite sind oxidkeramische Massen auf der Basis von dreiwertigem Eisenoxid neben anderen zweiwertigen Metalloxiden.
Bei der Herstellung derartiger keramischer Dielektrika oder Ferrite werden die Ausgangssubstanzen, gegebenfalls nach einer Kalzinierung, gut vermahlen, verpreßt und einem Sinterprozeß unterworfen. Während des Sinterprozesses backen die gepreßten Stoffe nicht nur zu einem mechanisch festen Körper zusammen, sondern sie erfahren insofern einen physikalischen Umwandlungsprozeß, als die Atome dieser keramischen Massen eine bestimmte Ordnung bilden. So weisen beispielsweise Titanatkörper Perowskitstruktur und Ferritkörper Spinellstruktur auf. Diese Kristallgitter sind bei der Anwendung in elektrischen Geräten von besonderer Bedeutung. Die Perowskitstruktur der Titanate ist wesentlich maßgebend für die dielektrischen Eigenschaften und die Spinellstruktur bei den Ferriten für die magnetischen Eigenschaften dieser Körper.
Zur Erzielung sehr dichter Sinterkörper und damit zur Erreichung hoher Dielektrizitätswerte bzw. hoher Permeabilitäten und geringer elektrischer Verluste war es bisher notwendig, die Ausgangssubstanzen, die gegebenenfalls kalziniert waren, naß feinzumahlen, um ein homogenes Mahlgut zu erreichen. Die Naßmahlung erfordert zusätzliche Arbeitsgänge, wie ; Filtern, Trocknen und nachträgliches Trockenfeinmahlen, da der Filterkuchen nicht ohne Zerkleinerung granuliert werden kann. Ein Verzicht auf die nasse Mahlung führte seither zu unbefriedigenden Ergebnissen. Als Preßhilfe zur Reibungsverminderung fügte man den naßgemahlenen, vorgesinterten und erneut gemahlenen Pulvermischungen auch bereits Gleitmittel, wie Polyvinylalkohol, Magnesiumstearat, Zinkstearat od. dgl., zu. Diese Zugabe erfolgte unmittelbar vor dem Pressen und machte die umständlichen Vorbehandlungen, die zu vermeiden Aufgabe der Erfindung ist, nicht überflüssig.
Gemäß der Erfindung werden die Ausgangssubstanzen mit geringen Anteilen Stearat gemahlen. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die Zugabe kleiner Anteile Stearat auf die Naßmischung verzichtet werden kann. Dadurch werden auch die auf die Naßmahlung folgenden Arbeitsgänge, wie Filtern, Trocknen und nochmalige trockene Feinmahlung, überflüssig. Eine bedeutende Verbilligung der Herstellung derartiger keramischer Dielektrika oder Ferrite ist die Folge.
Durch die Stearatzugabe kann das insbesondere kalzinierte Mahlgut homogen feingemahlen werden. Gleichzeitig wird das Mahlgut verdichtet, so daß Kerne, die aus diesem Pulver hergestellt werden, mindestens die gleichen elektrischen Eigenschaften besitzen wie diejenigen, die durch eine Naßmahlung gewonnen sind. Darüber hinaus weist der Preßling, der aus einem erfindungsgemäß gewonnenen Mahlgut hergestellt ist, infolge der höheren Verdichtbarkeit eine höhere Dichte und damit einen geringeren Schrumpf nach dem Sintern auf.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Ausgangssubstanzen vor der erfindungsgemäßen Mahlung mit Stearat bei etwa 900 bis etwa 1000°C kalziniert werden. Diese kalzinierte Substanz wird nun mit etwa 0,1 bis 1 Gewichtsprozent, insbesondere mit 0,2 bis 0,6 Gewichtsprozent, Zinkstearat oder Bariumstearat oder anderen geeigneten Stearaten gemischt und gemahlen. Zinkstearat hat sich für Ferrite als besonders gut geeignet erwiesen; für Titanate zeichnet sich Bariumstearat vorteilhaft aus.
Falls sich bei einem erfindungsgemäß hergestellten Mahlgut eine erschwerte Granulatherstellung ergibt, wird das Mahlgut bei etwa 80 bis 100°C statt bei Raumtemperatur granuliert.
Im folgenden ist ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben.
Zur Herstellung eines Mangan-Zink-Ferrites der Zusammensetzung Fe203 .................. 53 Molprozent MnO .................... 31 Molprozent Zn0 ..................... 16 Molprozent werden die aus Oxiden bzw. Carbonaten dieser Metalle bestehenden Rohstoffe trocken gemischt, bei etwa 1000°C kalziniert und anschließend in Schwingmühlen unter Zugabe von 0,2 bis 0,6 °/o Zinkstearat 4 bis etwa 6 Stunden trocken gemahlen. Die Zinkstearatzugabe verhindert das Ankleben des Ferritpulvers an Wänden und Kugeln in der Schwingmühle und fördert die Verdichtbarkeit des Pulvers. Es wurden folgende Schüttgewichte festgestellt: a) 4 Stunden Naßmahlen ohne Stearat: Schüttgewicht =1,72 g/cm3; b) 4 Stunden trocken gemahlen mit 0,10/, Zinkstearat: Schüttgewicht = 2,13 g/cm3; c) 4 Stunden trocken gemahlen mit 0,30/, Zinkstearat: Schüttgewicht = 2,27 g/cm3; d) 4 Stunden trocken gemahlen mit 0,6 °/o Zinkstearat: Schüttgewicht = 2,50 g/cm3.
Bei Zugabe von 0,2 bis 0,4°/o Zinkstearat ergibt sich dieselbe Mahlwirkung wie beim Naßmahlen. Das Ankleben an der Mühlenwand und an den Kugeln wird völlig vermieden. Die unter Umständen erschwerte Granulatherstellung wird durch eine Granulierung bei etwa 80 bis etwa 100°C statt bei Raumtemperatur behoben.
Bei den nach diesem Beispiel hergestellten Mangan-Zink-Ferriten wurden bei 25'C folgende Werte gemessen: (tA = 2400 bis 3100, 111..o G = 3400 bis 3900, tLmaz = 3700 bis 4400, Wattverluste: (N,19)1 kG = 1,5 bis 2,5 mW/g, (Nv/g)1.6 kG = 5 bis 7 mW/g.
Bei Verzicht auf die erfindungsgemäße Zugabe von Stearat wurden folgende Werte bei 25°C gemessen: #tA = 2500, Eliooa G = 3000, #tmax = 3500, Wattverluste: (N,/9)1 kG = 2,7 mW/g.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung keramischer Dielektrika oder Ferrite durch ausschließlich trockenes Mahlen der Ausgangssubstanzen in Kugel- oder Schwingmühlen, Pressen und Sintern, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Ausgangssubstanzen mit geringen Anteilen Stearat gemahlen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Stearat zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB Zinkstearat zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB Bariumstearat zugegeben wird.